PT1000 Sensoren kalibrieren?

enau

Wieviel genauer soll es denn sein? Wenn es Eine gute Idee w=E4re wohl, die Sensoren bei Referenzpunkten zu kalibrier= en.

Ja, typische Standardmethode.

ikipedia.org/wiki/Eis) der Schmelzpunkt pro Bar Druckanstieg um

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Ich weiss nur (ohne es zu hinterfragen), das man klein zerstossenes Eis nehmen soll und das Wasser/Eis-Verh=E4ltnis etwa 1:1 betragen soll. Man erreicht so etwa 0,1K. Soll es besser werden, muss man wohl auf eine Tripelpunktzelle =FCbergehen.

llen

Irgendwann stellt sich dann kosenm=E4ssig die Frage, ob Du nicht besser den Deutschen Kalibrierdienst (DKD) mit der Kalibrierung beauftragst.

Das kannst Du m.W. vergessen. Zu ungenau. Dann schon eher eine Galliumzelle. Damit hast Du einen Fixpunkt bei ca. 30=B0C.

Da gibt es ja die genormten Kurven, auf die man sich wohl auch verlassen kann, sodas normalerweise eine Zweipunktkalibrierung ausreichen sollte.

Du solltest da auf jeden Fall ein passendes Messsystem verwenden und auch das gesamte System kalibrieren. Ich denke nicht, das Du bei Deiner gew=FCnschten Genauigkeit den F=FChler ohne Neukalibrierung austauschen kannst. Ich habe mal mit einem recht genauen System gearbeitet, allerdings nur f=FCr den Temperaturbereich von 15=B0C...25=B0C. Dort wurde grunds=E4tzlich vor und nach jeder einzelnen Temperaturmessung ein 15=B0C und ein 25=B0C Pr=E4zisionswiderstand gemessen, und dieses Messergebnis mit eingerechnet. Solche Widerst=E4nde kann man =FCbrigens fertig kaufen. (m.W. bei Buster) Auch muss man zweimal mit verschiedenen Str=F6men messen, um die Thermospannungen auszumitteln. Spezielle Tricks zur Kalibrierung kannst Du =FCbrigens durchaus bei der PTB erfragen. Zust=E4ndig ist die AG 7.42. Im Internet findest Du die (Durchwahl-)telefonnummern der passenden Ansprechpartner. Gruss Harald

Schon verloren! Wer sagt Dir, daß ein Pelitierelement überall auf 0,1K gleich warm ist? Die Mühe mit dem umgewälzten Wasser macht man sich nicht umsonst.

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Gruß, Raimund
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Kompensieren die sich nicht von alleine bei symmetrischer Materialanordnung?

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Daher will er es ja isolieren. Je nach Temperaturgefälle könnte das aber auch nicht reichen. Da wäre es dann eine gute Idee, den ganzen isolierten Aufbau nochmal in eine isolierte, temperaturgeregelte Kammer zu packen, wie Rolf mir per eMail schrieb.

Also z.B. so: Wir habe eine kleine temperaturgegelte isolierte Kammer und eine große, in der die kleine enthalten ist. Nun versuchen wir die Temperatur in der großen Kammer auf einen genauen Wert einzustellen und dann die Temperatur der inneren Kammer auf denselben Wert. Durch Messungenauigkeiten und Temperaturgradienten wird die Temperatur in der großen Kammer relativ ungenau sein. In der kleinen Kammer gibt es schon weniger steile Temperaturgradienten, aber man muß nach jeder Heizphase solange warten, bis die Temperatur gleichmäßig verteilt ist. Dann könnte man viele Messungen und Korrelationen den Temperaturgradienten in der inneren Kammer ermitteln und entsprechend die Regelung anpassen.

Als Schlußfolgerung bleibt erstmal: Sehr wichtig ist eine gute Isolierung und lange Ausgleichszeiten. Aber mit zwei Kammern sollte man locker besser

0,1K Genauigkeit per Referenzmessung hinbekommen können, über mehrere Referenzpunkte gemessen. Die Messreihe könnte aber schon ein paar Tage lang dauern.

Aber wenn man nicht extrem genau sein will, reicht es erstmal, R0 zu bestimmen, man käme also mit einer Referenzmessung aus, zumindest für 0,1K Genauigkeit, da die neue Klasse AA eine Abweichung von ±(0,1°C+0,0017*T) hat, also wenn man die absolute Abweichung erstmal kennt, nur noch eine Abweichung von 0,0017 pro °C auftritt, sodaß es zumindest über einen Temperaturbereich von ca. -30°C bis +30°C genauer als 0,1°C ist (0,1/0,0017/2=29,4).

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Frank Buss, fb@frank-buss.de
http://www.frank-buss.de, http://www.it4-systems.de

Frank Buss pisze:

Mein Beitrag zu der Diskussion passt vielleicht nicht ganz genau, aber trotzdem versuche ich etwas hinzufügen:

Bei den gelegentlich wiederkehrenden Diskussionen über sehr genaue Temperaturmessung wundert mich immer wieder, dass man in solchen Fällen nicht zu einer altbekannter, aber heute offensichtlich selten verwendeten Methode greift. Mit der heutigen Elektronik wäre sie sehr leicht mit großer Genauigkeit realisierbar. Es geht mir dabei um die Messung der Schalllaufzeit in einem Material, dass sehr gut bekannte Eigenschaften hat. Quarzkristalle sind traditionell gut geeignet dafür - man hat sie früher für solche Zwecke benutzt. Andere Materialien kommen natürlich auch in Frage. Die Zeit lässt sich leicht mit Genauigkeiten in ps Bereich messen, indem man relativ günstige TDC Chips verwendet. Zeitmessung ist übrigens die genaueste Messung überhaupt. Die restliche Schaltung ist nicht besonders raffiniert. Es reicht wenn man einen Ultraschallimpuls in einem Stück Festkörper hin und her laufen lässt und die Zeit zwischen den Reflexionen misst. Es ist leicht auszurechnen, dass dabei schon ziemlich geringe Ausdehnungen des als Sensor genutzten Materials zu deutlichen Laufzeitänderungen der Schallimpulse führen. 1 Mikrometer Ausdehnung verursacht z.B. bei

5000m/s Schallgeschwindigkeit 400ps Laufzeitunterschied. Das wäre ziemlich leicht zu detektieren. Zum Vergleich: 50mm langes Glasstück dehnt sich bei 1 K Temperaturunterschied um ca 4 Mikrometer. Die Schalllaufzeit würde sich also um 1,6 ns verändern. Leicht erreichbare TDC-Chips haben aber Auflösung von 10ps. Rein theoretisch müsste also eine Genauigkeit von etwa 0,006 Kelvin möglich sein. 50mm sind aber nicht unbedingt ein Limit und es gibt auch Materialien, die deutlich größere Temperaturausdehnungskoeffizienten haben, wie z.B. Zink (um 26). Nebenbei wäre hier die Schallgeschwindigkeit um die Hälfte geringer. Es ließe sich also (bei 50mm Länge) eine Genauigkeit erreichen, die besser als 0,001K wäre. Sie würde nur von den Materialeigenschaften abhängen.

Wieslaw Bicz

Moin!

Burster?

Gruß, Michael.

Hinzufügen muss ich natürlich, dass man leicht mehrfache Reflexionen bekommt - sogar mehr als 10 sind denkbar. Die Laufzeiten und die Genauigkeit vergrößern sich dadurch natürlich erheblich.

W. Bicz

ert

Theoretisch ja, praktisch tats=E4chlich nie. Wie ich schon sagte, gibt es verschiedene M=F6glichkeiten, diese Th. rechnerisch/verfahrensm=E4=DFig zu kompensieren. Man mu=DF dabei sehr aufpassen, da=DF man ein Verfahren w=E4hlt, wo die Th. im Me=DFkreis sich nicht =E4ndern. Nach meiner Erfahrun= g ist hierbei die beste M=F6glichkeit gewesen, den Strom , also den Me=DFbereich der Widerstandsmessung zu =E4ndern, da bei der Stromumschaltung ansonsten nichts im System ge=E4ndert wird. Jeder andere Pfad, welcher mit Schaltern/FET umgeschaltet wird, =E4ndert ansonsten die Th. Auch wenn man mit Thermoelementen Temperaturen hochgenau aufl=F6sen will, z.B. auf 0.001 K und Messstellen multiplexen mu=DF, mu=DF man h=F6llisch aufpassen. In diesem Fall habe ich z.B. 2 im Chip benachbarte Kan=E4le je Messstelle verwendet und die gegenpolig angeschlossen. Es wird also einmal eine positive und im anderen Fall eine negative Th. Spannung gemessen. Beide werden dann miteinander verrechnet und dann hat man die inneren Fehler eliminiert. Ein Test, ob alles richtig ist, ist z.B. die Messung an einem Differenzthermoelement, deren beide Me=DFpunkte auf garantiert derselben Temperatur liegen. Dann mu=DF das rechnerisch korrigierte Ergebnis 0 ergeben. Das funktioniert auch. Aber wehe, man nimmt die Einzelwerte! Die liegen dann weit jenseits von 0. Mit diesem Verfahren hat man alle inneren Fehler, auch Nullpunktfehler und Drifts kompensiert. Im Prinzip hat man damit Gleichspannungsmessung in eine Wechselspannungsmessung umgewandelt, wo der unbekannte Gleichspannungsanteil eliminiert ist.

Man sollte bei allem auch elektromagnetisch und sonstwie eingekoppelte Stoerungen nicht vergessen. Z.B. muesste die Schaltung bei Euch 50Hz,

150Hz und so weiter rausfiltern. Manche AD Wandler koennen das von sich aus. Handys sollten in der Naehe des Messaufbaus ebenfalls abgeschaltet bleiben, zumindest wenn Opamps oder dergleichen mit bipolaren Strukturen verwendet werden.

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Gruesse, Joerg

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Aber 50 mm Glas sind schon ein vergleichsweise fetter Klotz. Damit hat seine Wärmekapazität potentiell einen Einfluss auf die Messung. Außerdem muss der in irgend einer weise thermisch an das zu messende Reservoir gekoppelt werden. Rein mit Strahlung ist laaaangsam. Mit physikalischer Berührung gehen Verluste für den Ultraschall, damit Phasenverschiebung und Einfluss auf die Laufzeitmessung einher.

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Kai-Martin Knaak
http://lilalaser.de/blog

Hi,

Die Oberseite des Eiswürfels ist aber kälter, weil sie aus dem Wasser rausragt. Wenn sich der Eiswürfel umdreht, dann wäre zumindest kurzzeitig die kältere Seite im Kontakt mit dem Wasser. Daher scheint es mir sinnvoll dass die Temperaturdifferenz zwischen Eis und Wasser möglichst klein sein sollte.

Ich weiss nicht ob es ratsam ist so stark umzurühren dass auch die Oberseite des Eiswürfels ständig von Wasser umspült wird. Dadurch wird vielleicht schon zuviel Reibungswärme erzeugt.

Gruss Michael

Eben. Ein Peltierelement erzeugt per Funktionsprinzip einen Temperaturgradienten, den Du nicht gebrauchen kannst.

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Gruß, Raimund
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Bei den Nachteilen der im Vergleich zu PT100 riesigen Masse kann man ja einfach einen SMD-Schwingquarz in Resonanz bringen und vergleichend zählen. Der Temperaturbereich dürfte an den von Platin nicht heranreichen.

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Gruß, Raimund
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ert

Nicht mehr bei der angestrebten Genauigkeit. Gruss Harald

Ja! Danke. :-) Gruss Harald

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Der Nachteil ist aber, das Deine Sensoren recht gross werden. Das ist meist unerw=C3=BCnscht. Eine Abart des Prinzips sind =C3=BCbrigens temperaturabh=C3=A4ngige Quarze. Gruss Harald

siert

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hrung

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Da Temperatur=E4nderungen meist langsam erfolgen, ist das meist kein Problem. Man nimmt einfach einen Tiefpass mit

Moin,

Wies?aw Bicz schrub:

Man würde dann eher die Resonanzfrequenz des Festkörpers messen, dann hat man auch keinen Ärger mit Mehrfachreflexionen mehr.

Aber, ich weiß es jetzt nicht genau, wie sicher bist du dir, dass sich die Laufzeit ändert? Zwar wird der Körper durch Ausdehnung länger, aber dabei nimmt auch seine Dichte ab. Wie es mit dem E-Modul aussieht, weiß ich jetzt nicht, meine aber mal gehört zu haben, dass der mit zunehmender Temperatur zunimmt. Das führt dann dazu, dass die Schallgeschwindigkeit mit zunehmender Temperatur steigt, ebenso wie die Länge. Die beiden Effekte mögen sich zwar nicht exakt aufheben, aber zumindest kann der Effekt deutlich kleiner sein, als du meinst.

Übrigens wenn man schon Längenänderungen messen will, misst man die natürlich optisch. Also eine Glasfaser mit einem passenden eingeprägten Interferenzmuster, Laser reinschicken und messen, was wieder heraus kommt. Für Temperaturmessung macht man das sogar. Haben so ein Ding auffer Arbeit weil es den Vorteil hat, dass der Sensor nichts metallisches an sich hat. Man kann ihn also ungestraft in eine Hochspannungsanalge reinhalten. Aber das Gerät hat auch nur eine Genauigkeit von so rund 0.2K. So einfach ist das also auch nicht.

CU Rollo